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用 Lua 脚本实现原子性库存扣减

一 设计思路与原子性原理

• 将“库存校验 + 扣减 + 幂等”全部下沉到 Redis 的一条Lua 脚本中执行，Redis 以单线程顺序执行脚本，期间不会被其他命令插入，天然具备原子性，无需额外的分布式锁。
• 典型流程：
  1. 校验业务规则（如一人一单）；2) 校验库存是否充足；3) 执行扣减；4) 写业务标记（如已购集合）；5) 返回结果码。
• 该模式在高并发秒杀中已被广泛验证，可显著降低锁竞争与回滚成本，吞吐显著高于基于锁的方案。

二 单品扣减脚本与 Java 调用

• 脚本功能：校验用户是否重复购买，校验库存是否充足，扣减库存并记录用户，返回剩余库存或错误码。
• 返回码约定：-2 重复下单、-1 库存不足、≥0 扣减后剩余库存。

Lua 脚本 seckill.lua

-- KEYS[1] 库存key，KEYS[2] 已购用户集合key-- ARGV[1] 购买数量，ARGV[2] 用户IDlocalstockKey=KEYS[1]localboughtKey=KEYS[2]localquantity=tonumber(ARGV[1])localuserId=ARGV[2]-- 1) 重复下单校验ifredis.call('SISMEMBER',boughtKey,userId)==1thenreturn-2end-- 2) 库存校验localremain=tonumber(redis.call('GET',stockKey))ifnotremainorremain<quantitythenreturn-1end-- 3) 扣减库存 & 记录用户redis.call('DECRBY',stockKey,quantity)redis.call('SADD',boughtKey,userId)returnremain-quantity

Java 调用（Spring Boot + StringRedisTemplate）

@ServicepublicclassStockService{@AutowiredprivateStringRedisTemplateredisTemplate;privatestaticfinalStringLUA_SHA="stock:deduct:lua";// 预加载后的 SHA// 预加载脚本（应用启动或首次调用时）@PostConstructpublicvoidinit(){Stringscript=""" local stockKey = KEYS[1] local boughtKey = KEYS[2] local quantity = tonumber(ARGV[1]) local userId = ARGV[2] if redis.call('SISMEMBER', boughtKey, userId) == 1 then return -2 end local remain = tonumber(redis.call('GET', stockKey)) if not remain or remain < quantity then return -1 end redis.call('DECRBY', stockKey, quantity) redis.call('SADD', boughtKey, userId) return remain - quantity """;LUA_SHA=redisTemplate.execute((RedisCallback<String>)conn->conn.scriptLoad(script.getBytes(StandardCharsets.UTF_8)));}// 扣减库存publicLongdeduct(Stringsku,intquantity,LonguserId){List<String>keys=Arrays.asList("stock:"+sku,"bought:"+sku);Objectres=redisTemplate.execute((RedisConnectionconn)->conn.evalSha(LUA_SHA,ReturnType.INTEGER,keys.size(),keys.stream().map(String::getBytes).toArray(),String.valueOf(quantity).getBytes(),String.valueOf(userId).getBytes()));return(Long)res;// >=0 成功剩余；-1 售罄；-2 重复}}

• 要点：使用SCRIPT LOAD + EVALSHA减少网络传输与解析开销；脚本内完成全部判断与写入，避免竞态与回滚。

三 多商品原子扣减脚本

• 场景：一次下单涉及多个 SKU，需要“全成功或全失败”的原子性。
• 思路：先批量MGET获取各 SKU 库存，任一不足则立即返回“哪些不足”；全部充足再逐个DECRBY。

Lua 脚本 multi_deduct.lua

-- KEYS: 库存key 列表；ARGV: 购买数量列表（与 KEYS 一一对应）localstocks=redis.call('MGET',unpack(KEYS))localargs={unpack(ARGV)}-- 1) 任一不足，收集不足项并返回localinsufficient={}fori=1,#stocksdolocalremain=tonumber(stocks[i])ifnotremainorremain<tonumber(args[i])thentable.insert(insufficient,KEYS[i]..'='..tostring(remainor0))endendif#insufficient>0thenreturninsufficientend-- 2) 全部充足，逐个扣减fori=1,#stocksdoredis.call('DECRBY',KEYS[i],tonumber(args[i]))endreturn{}-- 空表表示全部成功

Java 调用

publicList<String>multiDeduct(Map<String,Integer>skuQtyMap){List<String>keys=newArrayList<>(skuQtyMap.keySet());List<String>qtys=keys.stream().map(k->String.valueOf(skuQtyMap.get(k))).toList();Objectres=redisTemplate.execute((RedisConnectionconn)->conn.evalSha(LUA_SHA_MULTI,ReturnType.MULTI,keys.size(),keys.stream().map(String::getBytes).toArray(),qtys.stream().map(String::getBytes).toArray()));// 返回空列表表示成功；非空为“库存不足清单”return(List<String>)res;}

• 说明：脚本保证了“检查 + 扣减”的原子性；若需要“事务性回滚”（某一步失败整体回滚），可在扣减前先写入预留标记并在失败时补偿，或采用“两阶段提交 + 对账补偿”。

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四 生产级注意事项与兜底

• 幂等与防超卖：对“一人一单”使用SET/Redis 原子操作记录已购；对“不存在的 SKU”直接返回失败，避免无效请求进入脚本。
• 集群与一致性：在Redis 主从异步复制下，极端故障切换可能丢写；建议开启AOF（appendfsync everysec）、合理副本数，或使用Redis-Raft等强一致方案；核心链路可结合Canal + MQ异步落库与定时对账补偿，保障最终一致性。
• 性能与稳定性：优先使用EVALSHA；对热点 SKU 可结合本地缓存 + Redis多级缓存；活动高峰配置降级/静态兜底与限流，避免雪崩。
• 监控与压测：关注命中率、RT、QPS、脚本错误率、主从延迟；压测覆盖“单品/多品、充足/不足、并发冲突”场景，验证返回码与补偿链路。